趙賢正, 蒲秀剛, 周立宏, 肖敦清, 陳長(zhǎng)偉, 韓文中, 張 偉, 時(shí)戰(zhàn)楠, 林常梅, 楊 飛

(中國(guó)石油大港油田公司 勘探開發(fā)研究院，天津 300280)

渤海灣盆地歧口凹陷古近系沉積體系重建與儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)

趙賢正, 蒲秀剛, 周立宏, 肖敦清, 陳長(zhǎng)偉, 韓文中, 張 偉, 時(shí)戰(zhàn)楠, 林常梅, 楊 飛

(中國(guó)石油大港油田公司 勘探開發(fā)研究院，天津 300280)

應(yīng)用陸相層序地層分析與傳統(tǒng)沉積學(xué)等方法，探討渤海灣盆地歧口凹陷古近系沉積體系的空間展布規(guī)律與有利儲(chǔ)集層發(fā)育特征，為高勘探程度區(qū)油氣二次勘探部署提供支撐。研究結(jié)果表明歧口凹陷古近系斜坡作為古地貌單元的主體，為大面積巖性油氣藏的形成奠定了地質(zhì)基礎(chǔ)；除四大盆外隆起物源外，孔店、港西等盆內(nèi)凸起也是碎屑沉積體系的重要物質(zhì)來(lái)源，斜坡區(qū)既富泥也富砂；古近系相序完整，環(huán)湖規(guī)模性發(fā)育了辮狀河三角洲、扇三角洲、遠(yuǎn)岸水下扇、湖泊碳酸鹽巖等相類型；中深層儲(chǔ)層具有原生、次生孔隙與微裂縫共存的特點(diǎn)，在異常高壓、早期油氣充注和次生溶解等作用下，中深層也發(fā)育優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，斜坡區(qū)的勘探下限可達(dá)5 km；多類儲(chǔ)集體與歧北撓曲斜坡、板橋斜坡、埕北斷坡等匹配形成地層超覆、不整合遮擋、上傾尖滅等地層-巖性圈閉帶。勘探結(jié)果發(fā)現(xiàn)了歧北斜坡、埕北斷坡億噸級(jí)儲(chǔ)量區(qū)，板橋斜坡形成了千萬(wàn)噸級(jí)效益儲(chǔ)量區(qū)。斜坡區(qū)作為斷陷湖盆負(fù)向構(gòu)造單元，是地層-巖性油氣藏有利的勘探領(lǐng)域。

歧口凹陷；沉積體系；古近系；斷陷湖盆；油氣勘探

歧口凹陷是渤海灣盆地中陸上重要的富油凹陷之一，21世紀(jì)初，渤海灣盆地陸上富油凹陷規(guī)模儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)難度越來(lái)越大，勘探開發(fā)形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，盡快尋找到新的規(guī)模儲(chǔ)量接替，成為渤海灣盆地油氣勘探面臨的重大問(wèn)題。因此，立足富油凹陷豐富油氣資源，開展精細(xì)二次勘探，是尋找到規(guī)模油氣儲(chǔ)量接替的重點(diǎn)和關(guān)鍵。富油凹陷二次勘探工程，其主要對(duì)象是與沉積儲(chǔ)層密切相關(guān)的地層-巖性油氣藏(還有潛山油氣藏等)，其前提是構(gòu)建全凹陷整體三維地震數(shù)據(jù)平臺(tái)，基礎(chǔ)是重建凹陷地質(zhì)模型，在構(gòu)造重建基礎(chǔ)上的沉積與儲(chǔ)層重建顯得尤為重要。因此，對(duì)于二次勘探工程來(lái)說(shuō)沉積學(xué)研究必不可少且意義重大。

歧口凹陷位于渤海灣盆地群中部的黃驊拗陷中段(圖1)，為一個(gè)典型的斷陷型富油氣凹陷，多層系立體勘探已先后揭示了古生界、中生界、新生界的3套含油組合。其沉積體系研究主要經(jīng)歷了4個(gè)階段[1-7]：第一階段(20世紀(jì)80年代以前)：王德發(fā)、鄭浚茂、孫永傳、張服民等開展黃驊拗陷第三系沉積相及沉積環(huán)境研究，基本明確了黃驊拗陷第三系宏觀沉積環(huán)境。第二階段(20世紀(jì)90年代)：吳永平等開展黃驊拗陷深層石油地質(zhì)與目標(biāo)評(píng)價(jià)研究，應(yīng)用傳統(tǒng)沉積學(xué)理論，基本查明了黃驊拗陷中北區(qū)古近系砂體的成因類型和分布，進(jìn)一步明確了陸上物源體系的分布以及各類砂體的沉積模式。第三階段(2002～2007年)：王華、朱筱敏、陳開遠(yuǎn)、張玉清、蒲秀剛等開展黃驊拗陷古近系東營(yíng)組(Ed)和沙河街組(Es)第一段(簡(jiǎn)稱“沙一段”)、第二段(簡(jiǎn)稱“沙二段”)、第三段(簡(jiǎn)稱“沙三段”)沉積體系研究，較為系統(tǒng)地明確了歧口凹陷古近系沉積體系展布規(guī)律。盡管前人開展了大量的基礎(chǔ)研究，取得了多項(xiàng)成果，但大層段、模式化沉積學(xué)研究成果難以滿足地層巖性油氣藏精細(xì)勘探需求，儲(chǔ)層綜合研究也缺乏系統(tǒng)性。

2007年以來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)以歧口凹陷為整體滾動(dòng)開展了多輪沉積體系深化細(xì)化研究，并系統(tǒng)開展了分層系儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)，取得了系列新成果與新認(rèn)識(shí)，為勘探部署與方案優(yōu)化、規(guī)模與效益儲(chǔ)量的增長(zhǎng)提供了方法與認(rèn)識(shí)支撐。

1 湖盆沉積體系重建與儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)方法

1.1 “整體-局部-整體”沉積體系研究與工業(yè)化制圖方法

本次研究提出了基于高分辨率三維地震數(shù)據(jù)體，井震結(jié)合“整體-局部-整體”沉積相判識(shí)與空間分布工業(yè)化快速成圖的技術(shù)方法，即在等時(shí)層序地層格架基礎(chǔ)上，從宏觀到微觀，綜合利用井震資料，開展物源體系、砂分散體系與沉積體系及其時(shí)空配置關(guān)系的精細(xì)研究，闡明重要?dú)v史演化階段古湖泊的基本特征，揭示古物源-沉積體系發(fā)育的相關(guān)地質(zhì)因素，分析地震相、測(cè)井相、巖相以及觀察巖心微相等，預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)集相帶的分布空間，歸納沉積體系模式，為勘探部署提供沉積學(xué)的地質(zhì)依據(jù)。具體可分解為“時(shí)-區(qū)-源-相-體”的分析流程(圖2)，即：“時(shí)”，建立等時(shí)地層格架；“區(qū)”，分析沉積時(shí)構(gòu)造背景、湖泊背景等；“源”，對(duì)盆地內(nèi)發(fā)育沉積體的物源方向及物源口追蹤，分析砂體空間展布；“相”，四相合一識(shí)別沉積相(亞相及微相)；“體”，由點(diǎn)-線到面-體，綜合分析沉積體的平面展布特征、空間形態(tài)及縱向演化規(guī)律，結(jié)合儲(chǔ)集層分析，預(yù)測(cè)有利目標(biāo)區(qū)。該技術(shù)方法基于傳統(tǒng)沉積學(xué)研究方法，充分考慮了等時(shí)格架約束與沉積學(xué)模式指導(dǎo)下的研究與成圖原則，尤其注重宏觀沉積環(huán)境的分析在確定沉積相、消除定相多解性中的作用[8]。

圖1 研究區(qū)位置圖Fig.1 Map showing the location of study area(底圖據(jù)朱偉林等，2009)

圖2 歧口斷陷湖盆沉積體系研究技術(shù)思路與流程Fig.2 Technical ideas and research process on the sedimentary system of Qikou faulted basin

1.2 V-C陸相層序地層分析方法

陸相斷陷湖盆層序發(fā)育受多種因素共同控制，層序發(fā)育模式復(fù)雜多樣。同時(shí)，受地震品質(zhì)及資料影響，Ⅲ級(jí)層序初始湖泛面常不易識(shí)別，不能直接套用Vail模式或Cross模式[9-12]。本次研究將Vail經(jīng)典層序地層與Cross高分辨率層序地層學(xué)結(jié)合，利用地震數(shù)據(jù)開展宏觀格架研究，測(cè)錄井、巖心開展精細(xì)研究，進(jìn)行精細(xì)層序劃分，提高研究成果的準(zhǔn)確性。據(jù)此建立了“V-C”(Vail-Cross)層序地層對(duì)比新思路：即Ⅰ級(jí)至Ⅱ級(jí)層序按照Vail經(jīng)典的層序地層三分法進(jìn)行劃分：以湖盆邊部區(qū)域不整合面及其與之等時(shí)對(duì)應(yīng)的湖盆中部整合面為層序界面，以初始湖泛面及最大湖泛面為界將層序劃分為低位體系域、湖擴(kuò)體系域及高位體系域；Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)層序遵循Cross高分辨率層序地層學(xué)基準(zhǔn)面旋回的劃分方法，引入基準(zhǔn)面原理、可容納空間原理、相分異原理等，以湖泛面為層序內(nèi)部界面將Ⅲ級(jí)層序劃分為上升半旋回以及下降半旋回?；阢@井、分析資料將每個(gè)Ⅲ級(jí)層序由苦干個(gè)成因上有聯(lián)系的砂組疊加而成(即Ⅳ級(jí)層序，相當(dāng)于準(zhǔn)層序組)，將微相組合作為基準(zhǔn)面旋回劃分的最小單元開展精細(xì)地層對(duì)比(圖3)。采用V-C層序劃分方案，宏觀與精細(xì)相結(jié)合用于陸相斷陷湖盆層序地層學(xué)研究，可以達(dá)到較為理想的效果。

1.3 多物源體系分析方法

碎屑物源體系“宏觀-微觀-宏觀”精細(xì)研究技術(shù)，首先是進(jìn)行宏觀分析，即首先恢復(fù)研究區(qū)宏觀古地貌特征，以此確定研究區(qū)沉積背景，明確湖盆的匯水區(qū)以及碎屑物質(zhì)可能運(yùn)移的通道；其次進(jìn)行細(xì)致的微觀研究，通過(guò)精細(xì)的巖心觀察及針對(duì)性的鏡下巖礦鑒定，分析研究區(qū)內(nèi)不同物源區(qū)提供碎屑物質(zhì)的巖石成分、結(jié)構(gòu)特征，并通過(guò)巖屑成分分析母巖類型；最后在前兩項(xiàng)研究基礎(chǔ)上，進(jìn)行宏觀研究區(qū)內(nèi)輕礦物與重礦物平面分布研究，最終開展系統(tǒng)的古物源控制因素分析，建立古物源識(shí)別的判別標(biāo)志，從而揭示主要碎屑物源體系及其空間配置關(guān)系，評(píng)價(jià)其影響范圍，總結(jié)古物源發(fā)育的規(guī)律性模式。

1.4 低滲儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)方法

隨著深部油氣以及巖性油氣藏勘探的不斷深入，以低孔低滲為特征的儲(chǔ)層研究評(píng)價(jià)面臨諸多復(fù)雜問(wèn)題，對(duì)儲(chǔ)層研究的要求也越來(lái)越綜合化、定量化，研究方法由定性描述逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榘攵?定量研究。儲(chǔ)層綜合定量評(píng)價(jià)以巖石學(xué)、儲(chǔ)層沉積學(xué)、成巖作用、流體力學(xué)等基本理論為指導(dǎo)，以巖心和巖屑為工作對(duì)象，開展沉積學(xué)、碎屑巖成巖作用、流體壓力、裂縫等研究，查明目標(biāo)區(qū)碎屑巖的巖石類型、儲(chǔ)集空間特征、成巖作用類型及特征、流體壓力及裂縫分布情況等；應(yīng)用回歸分析、對(duì)應(yīng)分析、系統(tǒng)聚類分析、主成分分析等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，分析影響碎屑巖儲(chǔ)集性能的因素，建立目標(biāo)區(qū)儲(chǔ)層綜合定量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行綜合定量評(píng)價(jià)，進(jìn)而對(duì)有利儲(chǔ)集相帶進(jìn)行預(yù)測(cè)。在歧口凹陷儲(chǔ)層研究過(guò)程中，識(shí)別出溶蝕率、壓力系數(shù)、分選系數(shù)、粒度中值、裂縫等影響儲(chǔ)集性能的11項(xiàng)主控參數(shù)，建立了儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，識(shí)別出了優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。通過(guò)與實(shí)際試油、生產(chǎn)情況相對(duì)比，不同級(jí)別儲(chǔ)集發(fā)育區(qū)的產(chǎn)液量、儲(chǔ)集性能、巖石類型等具有明顯差別，印證了該評(píng)價(jià)方法對(duì)低孔低滲碎屑巖儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)的先進(jìn)性和適應(yīng)性。

圖3 陸相斷陷盆地V-C層序劃分模式圖Fig.3 Diagram showing pattern of Vail-Cross sequence division of continental rift basin

2 古近系沉積儲(chǔ)層特征

2.1 斜坡-洼槽占優(yōu)，奠定圈閉基礎(chǔ)

斜坡及其洼槽是歧口斷陷湖盆古近系古地貌單元的主體，具有“多坡多凹”的特征，這為大面積巖性油氣藏形成奠定了基礎(chǔ)。研究表明，歧口凹陷古近系斜坡帶可識(shí)別出陡坡型(與緩坡型)構(gòu)造坡折帶、沉積型坡折帶、古地貌型坡折帶、多階撓曲坡折帶及侵蝕型坡折帶等5種坡折帶類型[13]，各種類型坡折帶平面上匹配，垂向上共生，其分布達(dá)歧口凹陷平面面積的70%以上(圖4)。坡折帶既是物源水下供給通道又是可容納空間分布區(qū)，造就了負(fù)向構(gòu)造區(qū)的砂體十分發(fā)育，廣泛發(fā)育的儲(chǔ)集體使得歧口凹陷古近系油氣分布具有滿凹含油、疊合連片、優(yōu)勢(shì)富集、匹配控藏的典型特征。垂向上，不同層系不同體系域地層巖性變化帶的疊置變遷，在坡折體系上形成了大面積地層不整合型油氣藏、巖性油氣藏疊合連片的宏觀油氣分布格局[13-19]；平面上，坡折體系明顯控制了地層-巖性圈閉的發(fā)育與分布。歧北斜坡、濱海斜坡、歧南斜坡、板橋次凹等坡折帶與洼陷區(qū)是目前歧口凹陷古近系地層巖性油氣藏勘探的有利區(qū)域。

2.2 內(nèi)外物源并重，沉積相序完整

發(fā)育于盆外的西部滄縣隆起、北部燕山褶皺帶、南部埕寧隆起、東部沙壘田凸起的四大物源是歧口凹陷古近系的主要碎屑物源[13]。除發(fā)育盆外物源外，還發(fā)育了港西凸起、孔店-羊三木兩大盆內(nèi)物源。板橋地區(qū)陸地部分主要受西部物源影響，以近岸沉積為主；北塘地區(qū)主要受北部燕山物源區(qū)影響，西部物源有所波及；歧南-埕海地區(qū)主要受南部埕寧隆起物源影響；盆內(nèi)港西凸起及羊三木凸起主要影響歧北斜坡區(qū)；西部物源與北部物源則共同作用濱海斜坡及歧口主凹。

研究表明，歧口凹陷古近系相序完整，主要發(fā)育了濱淺湖區(qū)的辮狀河三角洲、扇三角洲，半深湖-深湖區(qū)的遠(yuǎn)岸水下扇和經(jīng)典濁積透鏡體，以及無(wú)碎屑物源波及的湖泊相等5種類型[13]。扇三角洲沉積體系主要發(fā)育于湖盆陡岸，分布于研究區(qū)西部葛沽、小站、增福臺(tái)地區(qū)，其中平原分布范圍較小，前緣分布范圍較大，巖性以細(xì)砂巖和粉砂巖為主；辮狀河三角洲沉積體系分布范圍較廣，主要位于研究區(qū)北部燕山、南部埕寧隆起區(qū)和東部沙壘田凸起，以發(fā)育前緣亞相為主。遠(yuǎn)岸水下扇沉積體系分布范圍較大，主體處于半深湖-深湖地區(qū)，位于白東地區(qū)、濱海地區(qū)和馬棚口地區(qū)，分為外扇、中扇和內(nèi)扇；濁積沉積體在深湖區(qū)內(nèi)分布；歧北斜坡、歧北次凹、歧南斜坡等主要受盆內(nèi)物源影響，發(fā)育港西凸起扇三角洲沉積以及孔店羊三木凸起的辮狀河三角洲沉積。歧口西南緣沙一段下亞段處于“暖、清、淺”的凹隆相間的湖相緩坡背景，碳酸鹽巖較為發(fā)育，可識(shí)別出水上古凸起、水下臺(tái)地、臺(tái)地邊緣、湖灣(湖坪)、砂泥坪以及半深湖-深湖的古地理環(huán)境；發(fā)育了生物灘、鮞粒灘、粒屑灘等淺灘沉積，膏泥、云質(zhì)局限洼地沉積，云灰質(zhì)與泥質(zhì)-油泥質(zhì)湖灣沉積以及云灰與灰質(zhì)湖坪沉積等；在埕北斷坡區(qū)由于受陸源辮狀河三角洲的影響，發(fā)育了陸屑碳酸鹽巖沉積。

圖4 歧口凹陷古近系斜坡區(qū)與坡折類型分布圖Fig.4 Distribution of slopes and slope-break types of Paleogene in Qikou Sag

2.3 陡緩坡折控砂，源型耦合聚砂

充足的物源、有效的輸送通道，以及與之匹配的可容納空間是聚集砂體的重要因素，即源型耦合才會(huì)富砂。坡折帶發(fā)育區(qū)由于古地貌的起伏變化導(dǎo)致沉積物易于卸載；更為重要的是坡度較大的坡折帶下傾區(qū)域在撓曲斜坡上多表現(xiàn)為坡度較緩的平臺(tái)區(qū)，這個(gè)區(qū)域可容納空間較大，低位扇、低位楔等低位域儲(chǔ)集體發(fā)育。多物源、多坡多凹的地質(zhì)背景造就了歧口凹陷坡折區(qū)富砂的沉積格局，在遠(yuǎn)離粗碎屑物源波及區(qū)的主凹區(qū)，沙三段局部層段含砂率(體積分?jǐn)?shù))仍可達(dá)30%。由于基準(zhǔn)面旋回變化，物源與可容空間之間的匹配差異性將會(huì)導(dǎo)致碎屑巖分布具有平面上的分異性和縱向上的韻律性。平面相序上，在碎屑物源輸入?yún)T乏區(qū)(期)，則區(qū)域性發(fā)育了“暖、清、淺”環(huán)境下的湖相碳酸鹽巖體系，如歧口凹陷沙一段下亞段沉積時(shí)期，為歧口凹陷古近系最大湖泛期，盆內(nèi)物源港西、孔店-羊三木凸起供應(yīng)的碎屑物質(zhì)很少，在歧口西南緣湖灣區(qū)發(fā)育了上千平方千米的湖泊碳酸鹽巖以及泥頁(yè)巖等湖相沉積；而在西部滄縣隆起物源、北部燕山物源的主要波及區(qū)，如板橋-歧北斜坡區(qū)濱淺湖區(qū)形成了區(qū)域性分布的扇三角洲、辮狀河三角洲朵葉體，而在深湖區(qū)則發(fā)育遠(yuǎn)岸水下扇。垂向變遷上，層序疊加的韻律性十分明顯，如板橋地區(qū)沙三3、沙二段、東三段等低位期，湖盆退縮而物源進(jìn)積，在臨近滄縣隆起物源的湖盆陡坡區(qū)，粗粒砂體較發(fā)育，但沙三2亞段、沙一段下亞段、東二段總體處于湖泛期，湖盆擴(kuò)張而物源退縮，則特征性發(fā)育了厚層暗色細(xì)粒沉積[13]。

2.4 多種巖性互補(bǔ)，孔縫介質(zhì)儲(chǔ)集

歧口凹陷古近系儲(chǔ)層較為發(fā)育，隨著基準(zhǔn)面的上升與下降，湖盆發(fā)生了3次大規(guī)模擴(kuò)張與收縮。湖盆擴(kuò)張期砂體向岸遷移，收縮時(shí)期砂體向盆地中心推進(jìn)，多期砂體垂向上相互疊置，使歧口凹陷具有滿凹富砂的特征。中淺層砂巖由于壓實(shí)作用較弱，以原生孔隙為主，次生孔隙次之；中深層壓實(shí)作用強(qiáng)烈，普遍存在的異常高壓保護(hù)了部分原生孔隙，但此時(shí)建設(shè)性成巖作用產(chǎn)生的溶蝕孔隙以及受構(gòu)造應(yīng)力作用形成的各種微裂縫，對(duì)儲(chǔ)集物性起到了明顯的改善作用。

在湖盆最大擴(kuò)張期——沙一段沉積時(shí)期，氣候暖濕，湖盆水體擴(kuò)張，其西南緣為一個(gè)寬緩的沉積背景，水體清、淺，物源供應(yīng)不足，普遍發(fā)育了一套湖相碳酸鹽巖沉積，主要發(fā)育粒屑灰?guī)r和白云巖兩大類。沙一段下亞段白云巖廣泛分布，主要為中晚期埋藏白云巖,同時(shí)見準(zhǔn)同生期白云巖儲(chǔ)集層主要發(fā)育晶間孔或粒間孔、溶蝕孔；另外，白云巖較脆，抗壓強(qiáng)度較低，裂縫較為發(fā)育，屬中孔低滲儲(chǔ)層。沙一段下亞段白云巖常與油頁(yè)巖、暗色泥巖互層分布，低熟油氣近源充注，利于大面積成藏。

2.5 坡-儲(chǔ)多樣發(fā)育，優(yōu)勢(shì)相控藏

毋庸置疑，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集相帶是油氣成藏并富集的重要場(chǎng)所。在緩坡帶，優(yōu)勢(shì)發(fā)育的辮狀河三角洲前緣砂體往往是優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)集相帶；而陡坡帶由于碎屑物質(zhì)輸送距離較短，分異不佳，物性往往較差[13]。在板橋斜坡，受滄東斷層控制的陡坡帶，扇根部位的厚層砂礫巖體泥質(zhì)含量高、分選差，有利于阻止油氣逸散；而扇中發(fā)育的水下分支河道與河口壩微相區(qū)，儲(chǔ)集物性較好，也是有利的油氣儲(chǔ)集帶。在歧北斜坡帶、埕海斷階帶，坡折帶區(qū)域性發(fā)育辮狀河三角洲前緣主體相帶，則地層-巖性油氣藏十分發(fā)育[20-22]。

地層-巖性等隱蔽性油氣藏只有在嚴(yán)格的儲(chǔ)蓋匹配條件下才能有效成藏[23-24]。歧口凹陷古近系在斜坡高部位的源外優(yōu)勢(shì)匯聚區(qū)、中斜坡的近源或源內(nèi)的巖性-構(gòu)造匹配區(qū)、低斜坡的源儲(chǔ)耦合區(qū)都能形成多類型的油氣藏及致密油氣，并能富集高產(chǎn)。如板橋、濱海、歧北、歧南斜坡及埕北斷坡等高斜坡區(qū)發(fā)育了地層超覆、不整合遮擋、上傾尖滅巖性等地層-巖性圈閉，在油氣來(lái)源、儲(chǔ)集相帶及圈閉保存的耦合匹配控制下[25-27]，油氣藏多層組立體疊加，平面連片。歧北斜坡?lián)锨徠聟^(qū)、板橋高斜坡、埕北高斜坡等地區(qū)，縱然處于源外，均能呈現(xiàn)出疊置連片的油氣分布特征。

3 沉積儲(chǔ)層重建

3.1 分層沉積體系整體重建與工業(yè)化制圖

完成了古近系10層Ⅲ級(jí)層序沉積體系研究與工業(yè)化制圖，明確了沉積體系平面展布規(guī)律及垂向演化規(guī)律。沙三段沉積時(shí)期盆地分割性較強(qiáng)，板橋次凹中部、歧口主凹和歧北次凹均有半深湖發(fā)育。北部大神堂辮狀河三角洲主要分布于北塘次凹，前緣部分向南延伸至新港-海河斷裂，至歧口主凹演化為遠(yuǎn)岸水下扇。滄東斷層下降盤由北向南依次發(fā)育了葛沽北扇三角洲、葛沽近岸水下扇、小站近岸水下扇、增幅臺(tái)近岸水下扇與沈青莊扇三角洲，沿港西-濱海斷層下降盤一側(cè)主要發(fā)育了來(lái)自西部小站物源的遠(yuǎn)岸水下扇，是影響濱海地區(qū)最主要的沉積體系之一(圖5-A)。沙二段沉積時(shí)期，湖盆萎縮，湖盆面積減小，水體變淺，全區(qū)發(fā)育了辮狀河三角洲、扇三角洲、湖泊3種相類型。北部辮狀河三角洲是最主要的沉積體，具有延伸遠(yuǎn)、砂體沉積厚度大的特點(diǎn)；西部發(fā)育了葛沽扇三角洲和增幅臺(tái)扇三角洲，分布較為局限；南部辮狀河三角洲由多個(gè)溝道注入，在前緣部分形成交互，沉積厚度較小；濱淺湖灘壩集中分布在北大港構(gòu)造帶周緣。沙一段下亞段沉積時(shí)期，深湖-半深湖主要分布于歧口主凹、歧北次凹及板橋次凹中部，北部大神堂地區(qū)主要發(fā)育辮狀河三角洲體系，前緣部分向南延伸至新港-海河斷裂，至濱海斜坡及歧口主凹演化為大量重力流水道沉積，成為沙一段沉積時(shí)期濱海地區(qū)主要沉積類型。西部在靠近滄東斷層下降盤發(fā)育沈青莊、增幅臺(tái)、小站、葛沽扇三角洲體系，以葛沽扇三角洲最為發(fā)育，向東相變?yōu)橹亓α?。南部則發(fā)育辮狀河三角洲與碳酸鹽巖灘壩。沙一段下亞段碳酸鹽巖在港西凸起周緣及周清莊-王徐莊一帶廣泛發(fā)育(圖5-B)。東營(yíng)組深湖區(qū)分布范圍限于歧口主凹和歧北次凹。北部發(fā)育大神堂辮狀河三角洲，向南過(guò)渡為遠(yuǎn)岸水下扇體系；西部靠近滄東斷層發(fā)育增幅臺(tái)、小站及葛沽扇三角洲，其中小站及葛沽扇三角洲規(guī)模較大，在濱海地區(qū)過(guò)渡為遠(yuǎn)岸水下扇體系，水下扇受主控?cái)鄬拥挠绊懀瑸辄c(diǎn)源式的生長(zhǎng)，隨著水體的加深形成多級(jí)水下扇。南部及沙壘田以西地區(qū)發(fā)育小型辮狀河三角洲體系。

圖5 歧口凹陷沉積體系圖Fig.5 Maps demonstrating depositional system in Qikou Sag(A)沙三2段沉積體系圖; (B)沙一段下亞段沉積體系圖

3.2 控砂機(jī)制與沉積模式

歧口凹陷古近系發(fā)育多個(gè)斜坡區(qū)，從斜坡成因機(jī)制與砂體分散體系的匹配關(guān)系以及沉積模式來(lái)看，板橋斜坡、歧北斜坡與埕北斷坡最為典型，油氣成藏條件最為有利。

3.2.1 板橋斜坡

板橋斜坡是板橋次凹與隆起(或凸起)之間的過(guò)渡地帶，次凹西北側(cè)為陡坡，東南側(cè)為緩坡。與陡坡相鄰的滄縣隆起的物源老山上可識(shí)別出多個(gè)下切溝槽。沙三段低位沉積期，碎屑物源供給十分充足，在滄東斷層下降盤陡坡區(qū)-次凹區(qū)-東側(cè)的緩坡中，低斜坡區(qū)大范圍發(fā)育了沖積扇-扇三角洲-遠(yuǎn)岸水下扇沉積體系，而在靠近港西凸起一側(cè)的板橋高斜坡緩坡區(qū)則主要發(fā)育物性很好的濱湖灘壩砂體(圖6)。在沙三段湖泛期，碎屑沉積物波及范圍相對(duì)退縮，沿次凹西北側(cè)的淺湖區(qū)普遍發(fā)育的是較小型的扇三角洲，而在水體相對(duì)較深的半深湖-深湖區(qū)則發(fā)育了重力流特征明顯的近岸水下扇。在沙三段高位沉積末期，構(gòu)造活動(dòng)加劇，地層抬升并遭受剝蝕，現(xiàn)存砂體僅為殘留的砂體[13]。

圖6 板橋斜坡沙三段坡折帶分布與沉積模式圖Fig.6 Distribution and sedimentary pattern of slope break zone of Es3 in Banqiao slope

3.2.2 歧北斜坡

歧北斜坡是發(fā)育于歧北次凹與孔店凸起之間的典型斜坡，西北側(cè)較陡，而東南側(cè)較緩，且次級(jí)斷層在該區(qū)不發(fā)育，受基底差異沉降控制，在東南側(cè)斜坡發(fā)育了3級(jí)坡折帶。東南側(cè)斜坡的碎屑物源供給主要是港西、孔店-羊三木等盆內(nèi)凸起區(qū)，源自凸起區(qū)的碎屑物質(zhì)沿斜坡高部位特征性發(fā)育的近東西向下切溝槽的Ⅲ級(jí)坡-坪區(qū)供給并卸載，規(guī)模性發(fā)育了十分有利于油氣成藏富集的辮狀河三角洲前緣與遠(yuǎn)岸水下扇等大型儲(chǔ)集體。而港西凸起北段的斷裂活動(dòng)性較強(qiáng)，形成了北側(cè)的陡坡坡折帶，其根部可容空間較大，水體較深，碎屑物質(zhì)卸載形成扇三角洲或近凸起的水下扇。由于其毗鄰生烴次凹，雖然物性較差，但也可成藏[13](圖7)。

圖7 歧北斜坡沙三段坡折帶分布與低位域沉積模式圖Fig.7 Distribution of slope breaking zone and sedimentary model of lowstand system tracts of Es3 in Qibei

3.2.3 埕北斷坡

埕北斷坡是埕寧隆起與歧口主凹之間的過(guò)渡區(qū)域，以發(fā)育多條近東西向北掉的斷裂為特征，由南至北為羊二莊斷層、張東斷層及歧東斷層等主斷層。羊二莊斷層以北的高部位為高斜坡，歧東斷層以北的區(qū)域?yàn)榈托逼?含歧口主凹)。高斜坡區(qū)主要為侵蝕型坡折帶發(fā)育區(qū)，辮狀溝槽發(fā)育；羊二莊斷層與歧東斷層之間的中斜坡為坡度較緩的階狀斜坡帶。在沙三段低位期(沙三3)，湖盆范圍較小，高斜坡主要是暴露的剝蝕區(qū)，可容空間分布的中低斜坡區(qū)為湖盆濱淺湖區(qū)，以發(fā)育辮狀河三角洲前緣有利儲(chǔ)集亞相為主；沙三段湖盆擴(kuò)張期(沙三2)，埕北高斜坡已處于水下濱淺湖區(qū)，但埕寧大型隆起碎屑物源供給仍然十分充足，形成了滿坡疊置分布的大型辮狀河三角洲前緣亞相有利儲(chǔ)集體；而張東斷層下降盤以北的中-低斜坡區(qū)處于半深湖-深湖沉積環(huán)境，主要發(fā)育源自南側(cè)高部位辮狀河三角洲前緣再次滑塌而形成的遠(yuǎn)岸水下扇重力流型大型儲(chǔ)集體。由于緊鄰歧口主凹生烴區(qū)，巖性-構(gòu)造條件相互匹配，油氣在整個(gè)埕北斷坡都十分富集[13](圖8)。

圖8 埕北斷坡沙三段坡折帶分布與沉積模式圖Fig.8 Distribution of slope break zone and sedimentary model of Es3 in Chengbei fault slope

3.3 有利儲(chǔ)集相帶

歧口凹陷沙河街組儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能平面上受沉積體系控制，垂向上受成巖作用和異常壓力影響。在多種因素共同作用下，沙河街組儲(chǔ)層類型總體以中低孔-中低滲類型為主。平面上，辮狀河三角洲前緣及濱淺湖灘壩最好，扇三角洲前緣次之，遠(yuǎn)岸水下扇較差，多為中孔-特低超低滲儲(chǔ)層。垂向上，歧口凹陷沙河街組包含沙一段、沙二段、沙三段3個(gè)段，跨越深度多達(dá)千米，儲(chǔ)集層物性總體隨埋深增大而變差；但受異常壓力、裂縫、溶蝕作用等影響，發(fā)育有多個(gè)中高孔-中高滲有利儲(chǔ)集帶。中深層孔隙類型以次生孔隙為主，可分為粒間溶蝕孔、顆粒內(nèi)溶蝕孔、顆粒鑄型孔、膠結(jié)物內(nèi)孔、交代物內(nèi)孔和構(gòu)造微裂縫6種類型，主要見粒間溶蝕孔、顆粒內(nèi)溶蝕孔、顆粒鑄型孔3種類型。以沙一段為例，總體以中孔中低滲-特低滲為主，縱向上存在<3 km、3.2～3.5 km、3.7～4.3 km、>5 km共4個(gè)以中高孔中高滲為主要儲(chǔ)集類型的孔隙發(fā)育段，為該層段有利儲(chǔ)集帶(圖9)。

3.4 重點(diǎn)目標(biāo)區(qū)高分辨率層序格架與沉積微相分布特征

3.4.1 歧北斜坡沙三段高分辨率層序地層劃分

歧北斜坡沙三段為1個(gè)完整的Ⅱ級(jí)層序，可進(jìn)一步劃分為3個(gè)Ⅲ級(jí)層序。沙三3為1個(gè)Ⅲ級(jí)層序，構(gòu)成Ⅱ級(jí)層序的低位域，由3個(gè)準(zhǔn)層序組構(gòu)成：Es3-3SQ①、Es3-3SQ②、Es3-3SQ③。沙三2為Ⅱ級(jí)層序的湖擴(kuò)域，由3個(gè)準(zhǔn)層序組構(gòu)成：Es3-2SQ④、Es3-2SQ⑤、Es3-2SQ⑥。沙三1為高位域，由1個(gè)準(zhǔn)層序組構(gòu)成：Es3-1SQ⑦(圖10)。

3.4.2 歧北斜坡沙三段砂體演變規(guī)律

沙三3沉積主要受物源和古地貌控制，砂體主要分布于Ⅱ級(jí)坡折帶之下。隨著沉積水體的逐漸擴(kuò)大，沉積砂體由歧北主凹向西南方向逐步推進(jìn)，正旋回①號(hào)層砂體位于坡折帶附近，正旋回②號(hào)層砂體上爬至坡折帶上部，反映湖盆水體逐漸加深(圖11-A)；反旋回③號(hào)層有一次短暫水退，砂體保存在大的溝槽和較緩淺的南坡。

沙三2繼承了沙三3的沉積特征，沉積水體逐漸加深，④號(hào)層分布于整個(gè)歧北斜坡(圖11-B)；隨后湖盆水體進(jìn)一步加深，泥質(zhì)沉積增多，砂體集中退縮至湖盆邊緣和平緩的南坡；正旋回⑥號(hào)層沉積期水體達(dá)到最深，即是沙三段的最大湖泛沉積期，砂體發(fā)生更大的退縮，只在孔店-羊三木凸起北緣近物源區(qū)局部發(fā)育。

圖9 歧口凹陷沙一段下亞段孔隙鏡下特征與孔隙度演化規(guī)律Fig.9 Porosity characteristics under microscope and porosity evolution in the Qikou Sag

圖10 歧北斜坡b38井沙三段層序劃分與沉積相分析綜合柱狀圖Fig.10 Comprehensive histogram of sequence division and analysis of sedimentary facies of Es3 for Well b38 in Qibei slope

圖11 歧北斜坡砂巖分布圖Fig.11 Distribution percentage of sandstone in Qibei slope(A)Es3-3SQ②; (B)Es3-2SQ④

沙三1沉積水體依然較深，分布面積較廣，早期以泥巖為主，向上砂巖增多。由于沙三1頂部為區(qū)域性不整合界面，反旋回⑦號(hào)層上部常被剝蝕，殘留砂巖分布于Ⅱ級(jí)坡折帶低部位。

3.4.3 歧北斜坡沙三段沉積微相展布特征

歧北斜坡沙三段主要發(fā)育沖積扇、辮狀河三角洲、扇三角洲、遠(yuǎn)岸水下扇及湖泊共5種沉積相類型，進(jìn)一步可識(shí)別出9種亞相類型、15種微相類型。低位期(以Es3-3SQ②為例)，Ⅱ級(jí)坡折帶之上為沉積物過(guò)路區(qū)或剝蝕區(qū)，之下發(fā)育辮狀河三角洲平原沉積，以中細(xì)砂巖夾紅色泥巖為典型組合特征，向歧口主凹過(guò)渡為前緣沉積；港西凸起南側(cè)發(fā)育沖積扇，東南發(fā)育扇三角洲沉積(圖12-A)；湖擴(kuò)初期(以Es3-2SQ④為例)，砂體分布范圍最廣，沉積相帶向岸退積，Ⅰ級(jí)坡折帶主要發(fā)育來(lái)自孔店凸起和羊三木凸起的辮狀河三角洲前緣沉積，沿溝道向北東延伸，依次發(fā)育有辮狀河三角洲水下分流河道、河口壩、席狀砂等沉積微相；Ⅱ級(jí)平臺(tái)區(qū)之下主要發(fā)育遠(yuǎn)岸水下扇；最大湖泛期(以Es3-2SQ⑥為例)，湖盆范圍達(dá)到最大，碎屑物質(zhì)供應(yīng)相對(duì)減少，港西凸起發(fā)育的扇三角洲分流河道又變成一支，孔店-羊三木凸起北東側(cè)發(fā)育的辮狀河三角洲水下分支河道明顯變細(xì)且呈辮狀交錯(cuò)展布，孔店凸起東部發(fā)育一支朵體沿溝道延伸至周清莊一帶，分布面積較Es3-2-Es3-4時(shí)期有所減小。羊三木凸起向東發(fā)育的一支朵體則向東一直延伸到Ⅱ級(jí)坡折帶附近，但也明顯減小(圖12-B)。高位期(Es3-2SQ⑦)，湖盆萎縮，頂部大面積遭受剝蝕，大面積保留了高位初期沉積的泥巖，只在Ⅰ級(jí)平臺(tái)區(qū)保留了前緣遠(yuǎn)端分支河道及遠(yuǎn)砂壩沉積。

4 結(jié) 論

沉積重建為歧口凹陷古近系優(yōu)化勘探部署、實(shí)施精細(xì)二次勘探工程、實(shí)現(xiàn)規(guī)模與效益儲(chǔ)量增長(zhǎng)提供了重要的支撐。

a.基于三維地震大面積整體連片的數(shù)據(jù)體，在構(gòu)造重建——全凹陷整體三維地震全層系構(gòu)造立體解釋成圖的基礎(chǔ)上，歧口凹陷以Ⅲ級(jí)-Ⅳ級(jí)層序?yàn)閱卧恼w性、系統(tǒng)性的沉積體系重建研究建立了全凹陷層序等時(shí)格架，實(shí)現(xiàn)了全區(qū)層序統(tǒng)層，解決了層序分級(jí)不夠系統(tǒng)、缺乏全區(qū)統(tǒng)一的層序劃分標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題。

b.開展全凹陷三維地震剖面層序地層沉積相解釋，系統(tǒng)編制全凹陷Ⅲ級(jí)，重點(diǎn)斜坡區(qū)Ⅳ級(jí)層序的沉積體系圖28層，實(shí)現(xiàn)層序地層學(xué)工業(yè)化應(yīng)用。

c.層序約束下的精細(xì)沉積體系研究，奠定扎實(shí)沉積基礎(chǔ)，既明確了湖盆(包括深層烴源巖)主要發(fā)育區(qū)，也指出了不同層系的有利砂體分布。在儲(chǔ)層重建方面開展了優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主控因素與分布研究，以往認(rèn)為深度>4 km的深層碎屑巖儲(chǔ)層物性差，是勘探的禁區(qū)。通過(guò)研究，認(rèn)為沉積微相、膠結(jié)物含量(成巖作用)、地層壓力是深層優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成的主控因素，深層儲(chǔ)層具有原生孔隙與次生孔隙共存的特點(diǎn)，在異常高壓、早期油氣充注和次生溶解等作用下，易于形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，斜坡帶勘探深度達(dá)5 km，極大地拓展了勘探空間。

圖12 歧北斜坡沉積體系圖Fig.12 Depositional system in Qibei slope(A)Es3-3SQ②; (B)Es3-2SQ④

d.在地質(zhì)基礎(chǔ)重建創(chuàng)新認(rèn)識(shí)指導(dǎo)下，二次勘探歧北、埕北、板橋等斜坡區(qū)，實(shí)現(xiàn)了規(guī)模與效益增儲(chǔ)，富油凹陷二次勘探工程取得重大成果，歧口凹陷歧北斜坡、埕北斜坡分別形成了億噸級(jí)規(guī)模增儲(chǔ)區(qū)，板橋斜坡形成了千萬(wàn)噸級(jí)效益增儲(chǔ)區(qū)。

e.隨著地層、巖性油氣藏精細(xì)勘探工作的深入，現(xiàn)有的認(rèn)識(shí)還不足以支撐油氣勘探精細(xì)部署之需求，盆內(nèi)古構(gòu)造對(duì)砂體分散體系、沉積體系與儲(chǔ)層分布的控制作用仍不明確，針對(duì)目標(biāo)區(qū)、目的層段沉積微相的精細(xì)研究與井位部署需求還存在一定的距離，前沿性的儲(chǔ)層定量評(píng)價(jià)也未深入系統(tǒng)開展，有必要進(jìn)一步開展歧口凹陷重點(diǎn)目標(biāo)區(qū)帶古近系構(gòu)造-沉積-儲(chǔ)層綜合研究與重建。目前，歧口凹陷油氣勘探工作已轉(zhuǎn)入巖性以及地層-巖性復(fù)合油氣藏勘探階段。沉積學(xué)研究是地層-巖性油氣藏勘探發(fā)現(xiàn)中必不可少的技術(shù)支撐之一。隨著勘探程度的進(jìn)一步深入，沉積學(xué)研究與空間分布的精細(xì)重建也將努力在這些新領(lǐng)域的油氣勘探中進(jìn)一步發(fā)揮其重要的支撐作用。

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ReconstructionofPaleogenesedimentarysystemandreservoirevaluationinQikouSag,BohaiBayBasin,China

ZHAO Xianzheng, PU Xiugang, ZHOU Lihong, XIAO Dunqing, Chen Changwei, HAN Wenzhong, ZHANG Wei, SHI Zhannan, LIN Changmei, YANG Fei

DagangOilfieldCompanyofPetroChina,Tianjin300280,China

The spatial distribution pattern of sedimentary system and development characteristics of favorable reservoir of Paleogene in Qikou Sag of Bohai Bay Basin are discussed on the basis of continental sequence stratigraphy analysis and traditional sedimentology, so as to provide support for the second exploration and deployment of hydrocarbon in highly prospected area. It shows that the Paleogene slopes in Qikou Sag lay the foundation for the formation of lithological hydrocarbon reservoirs. In addition to the four provenances of uplift outside the basin, the bulges, such as Kongdian, Gangxi, in the basin are also important provenances of clastic sedimentary system. The slope area is rich in mud and sand; it has complete sedimentary-facies succession of Paleogene system, including well developed braided river delta, fan delta, offshore fan and lacustrine carbonate rocks in the lake, characteristic of coexistence of primary pores, secondary pores and micro-fractures in the medium-deep reservoir. The early oil and gas charging, secondary dissolution and the effect of the abnormal high pressure play an important role in the formation of high quality reservoirs. It reveals that the lower limit of exploration can reach down 5 km in the slope area. Many types of reservoirs match with Qibei bend slope, Banqiao slope and Chengbei fault slope and form the stratigraphic and lithologic traps, such as stratigraphic overlap traps, unconformity screened traps, upward tilting traps and so on. Exploration indicates that the Qibei slope, Chengbei fault slope have 100 million tons scale reserve and 10 million tons scale reserve area in Banqiao slope. As a faulted lacustrine basin, the slope is a favorable exploration area of stratigraphic and lithologic reservoirs.

Qikou Sag; sedimentary system; Paleogene system; faulted lacustrine basin; petroleum exploration

TE121.3; TE122.24 [

] A

10.3969/j.issn.1671-9727.2017.05.07

1671-9727(2017)05-0565-14

2017-03-02。

中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司重大科技專項(xiàng)(2014E-06)。

趙賢正(1962-),男,博士,教授級(jí)高級(jí)工程師,從事油氣勘探與開發(fā)綜合研究及管理工作, E-mail:xzzhao@petrochina.com.cn。